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π型主梁断面涡振双锁定区间和重叠区间特性分析
| 论文题名： | π型主梁断面涡振双锁定区间和重叠区间特性分析 |
| 关键词： | 公路桥梁;π型主梁断面;涡振响应;双锁定区间;重叠区间;气动力角度 |
| 摘要： | 目前，π型主梁断面因其经济性在公路桥梁的建设中应用十分广泛，但由于π型主梁断面气动稳定性较差，涡激振动特性也十分复杂，会出现存在多个涡振锁定区间和竖弯、扭转涡振区间重叠等现象。基于以上现状，本文对B/D=10的π型主梁断面涡振双锁定区间和竖弯、扭转涡振重叠区间的特性进行了研究，并尝试对其成因进行了探讨。本文通过风洞试验获得了主梁的涡振响应以及表面压力分布等特征，使用POD技术对主要的模态特征进行了研究，然后利用Fluent对π型主梁断面的运动状态和静止状态进行了模拟，从旋涡的演化规律和气动力角度分析了涡振多锁定区间和竖弯、扭转涡振重叠区间的特性。得出的主要结论如下： （1）第一个涡振区间时主要的受力区间较为分散，第二个涡振区间主要的受力区间集中在上表面的中上游和下表面的下游位置。主梁由竖弯振动变为扭转振动的过程中，下表面的主要作用位置不变，上表面的主要作用位置会往中游移动。根据第一阶POD模态可以对第二个涡振区间的主要动力作用范围进一步定位。 （2）第一个涡振区间的气动力不包含高倍基频成分，而第二个涡振区间的气动力则包含幅值较大的高倍基频成分。在竖弯扭转重叠的区间时气动力成分十分复杂，不仅有主梁竖弯基频成分、扭转基频成分和高阶基频成分，还有未被主梁振动捕获的旋涡脱落频率成分。 （3）不同的锁定区间可以观察到不同的尾流涡街现象：第一个竖弯锁定区间的尾流涡脱呈勾玉状；第二个竖弯锁定区间的尾流涡脱呈带状向前运动一段距离后再脱落；第一个扭转锁定区间前后涡脱的间距很小，尾流涡脱呈逗号状；第二个扭转锁定区间尾流涡脱特征与第二个竖弯锁定区间类似，但向前运动的距离更短。相较于竖弯振动，扭转振动对旋涡的脱落有促进作用。 （4）旋涡的脱落频率随风速线性增加且存在幅值较大的高阶频率，推测高阶频率的旋涡脱落是第一个锁定区间的成因，基频的旋涡脱落是第二个锁定区间的成因。 |
| 作者： | 何锐 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 王峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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